專利名稱：大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及場效應(yīng)半導(dǎo)體器件，具體是一種大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光 晶體管。
背景技術(shù)：
GaAlInP紅色、InGaN藍(lán)色和InGaN綠色的發(fā)光二極管(LED)技術(shù)逐漸 成熟，利用金屬有機(jī)氣相淀積(MOCVD)生長外延片技術(shù)趨于穩(wěn)定，器件的 結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的專利也很多。在通常情況下，LED器件結(jié)構(gòu)主要有襯底、緩 沖層、n型層、量子阱區(qū)、p型層等，所有LED都沒有電流控制層或控制區(qū)。 在一些應(yīng)用場合大功率發(fā)光二極管受到限制，利用大功率LED制作的路燈中， 一只路燈要有100顆1W的發(fā)光二極管，路燈的開啟電流非常大，特別是當(dāng)一 條路燈有很多路燈時，要求控制開關(guān)有很大的啟動電流，這樣成本也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電流可控的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶 體管，在InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管器件基礎(chǔ)上增加一個電流控制 區(qū)的器件，主要是一個增加?xùn)艠O區(qū)，并改善器件的散熱性能，以及提高發(fā)光強(qiáng) 度和使用壽命。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下 一種大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征在于在外延片的襯底上 包括中心區(qū)的n型電子發(fā)射層，邊緣區(qū)的n型電子發(fā)射層，n型電子發(fā)射層的 中心區(qū)與邊緣區(qū)之間是閉合的柵極區(qū)，中心區(qū)的n型電子發(fā)射層上面生長著量子阱層，量子阱層上生長著p型空穴產(chǎn)生層，p型空穴產(chǎn)生層的上面設(shè)置著漏
極，在n型電子發(fā)射層的邊緣區(qū)上設(shè)置著源極，柵極區(qū)上面設(shè)置著柵極。 上述的柵極區(qū)可以為圓形、橢圓形、方形等，優(yōu)選正方形。 柵極區(qū)的高度最好是小于n型電子發(fā)射層的高度。
源極、柵極可以依通常的設(shè)置方法設(shè)置，最好是設(shè)置成環(huán)繞著中心區(qū)的量 子阱層。
漏極可以依通常方式設(shè)置成一個，可設(shè)置于p型空穴產(chǎn)生層之上的任意地 方，最好是設(shè)置于p型空穴產(chǎn)生層的中心位置上；也可以設(shè)置兩個，最好是對 稱設(shè)置于p型空穴產(chǎn)生層上，對稱中心為p型空穴產(chǎn)生層的中心；根據(jù)需要， 漏極也可以設(shè)置成三個或者4個，也可以在p型空穴產(chǎn)生層的上邊緣設(shè)置成閉 合狀。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明增加電流控制區(qū)一一柵極區(qū)，當(dāng)本發(fā)明器件采用 倒裝結(jié)構(gòu)封裝時，可以把漏極、柵極、源極接到金屬電極上，增加散熱面積， 從而實(shí)現(xiàn)高電流，延長器件使用壽命。
本發(fā)明適用GaN、 GaAlInP系材料，GaN材料發(fā)光顏色為綠色、藍(lán)色， GaAlInP材料為紅色、橙色、黃色。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)頂視圖。
圖3是上述實(shí)施例的制備方法示意圖。
在本發(fā)明的圖l、圖2和圖3中，l是源極，2是柵極，3是漏極，4是p 型空穴產(chǎn)生層，5是量子阱層，6是n型電子發(fā)射層的邊緣區(qū)，7是外延片的 襯底，8是柵極區(qū)，9是n型電子發(fā)射層的中心區(qū)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。 實(shí)施例1
如圖1和圖2所示， 一種大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，在正方形 外延片的襯底7上包括中心區(qū)的正方形的n型電子發(fā)射層9，邊緣區(qū)的正方形 的n型電子發(fā)射層6， n型電子發(fā)射層的中心區(qū)9與邊緣區(qū)6之間是閉合的正 方形的柵極區(qū)8，柵極區(qū)8的中心區(qū)的n型電子發(fā)射層9上面生長著量子阱層 5，量子阱層5上生長著p型空穴產(chǎn)生層4， p型空穴產(chǎn)生層4的上面對稱地設(shè) 置著兩個漏極3，在n型電子發(fā)射層的邊緣區(qū)6上設(shè)置著環(huán)繞著量子阱層5的 正方形源極1，柵極區(qū)8上面設(shè)置著環(huán)繞著量子阱層5的正方形柵極。
如圖3所示，本實(shí)施例的制備方法如下
(a) 利用MOCVD技術(shù)，選用m-V族InGaN/GaN化合物材料制備正方 形外延片，在襯底7上依次生長n型電子發(fā)射層、量子阱層5、 p型空穴產(chǎn)生 層4;
(b) 采用離子刻蝕方法將p型空穴產(chǎn)生層4和量子阱層5的邊緣區(qū)刻蝕 掉，刻蝕出源極1和柵極2的臺面；
(c) 再刻蝕出柵極區(qū)槽，將n型電子發(fā)射層分割成中心區(qū)9和邊緣區(qū)6;
(d) 利用MOCVD方法二次在整體外延片上生長低濃度n型GaN材料 在全部表面；n型GaN材料將填充柵極區(qū)槽，利用掩模技術(shù)保護(hù)柵極區(qū)槽中 GaN材料，并離子刻蝕掉其它二次生長的n型GaN材料，形成柵極區(qū)8;
(e) 利用平面工藝制作源極(1)和漏極(2)，在柵極區(qū)(8)利用金屬 半導(dǎo)體場效應(yīng)原理制作柵極(3)，即形成了大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體 管。上述利用MOCVD方法在整體外延片上生長n型GaN材料，是生長一層 低摻雜Si的n型GaN材料，其中Si濃度1015~1017 cm—3。
所述的正方形的外延片邊長L，可選0.5 10mm，正方形柵極區(qū)寬度W， 可選10 200nm，深度H，可選0.1 lpm。
若增加正方形柵極的面積，則可增加?xùn)艠O區(qū)電子數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)更高電流。
權(quán)利要求
1. 一種大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征在于在外延片的襯底(7)上包括中心區(qū)的n型電子發(fā)射層(9)，邊緣區(qū)的n型電子發(fā)射層(6)，n型電子發(fā)射層的中心區(qū)(9)與邊緣區(qū)(6)之間是閉合的柵極區(qū)(8)，中心區(qū)的n型電子發(fā)射層(9)上面生長著量子阱層(5)，量子阱層(5)上生長著p型空穴產(chǎn)生層(4)，p型空穴產(chǎn)生層(4)的上面設(shè)置著漏極(3)，在n型電子發(fā)射層的邊緣區(qū)(6)上設(shè)置著源極(1)，柵極區(qū)(8)上面設(shè)置著柵極(2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于所述柵極區(qū)(8)是圓形的或者橢圓形的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于所述柵極區(qū)(8)是方形的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于所述柵極區(qū)(8)是正方形的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于所述柵極(2)是正方形的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于所述源極(1)是正方形的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于所述漏極(1)設(shè)置于p型空穴產(chǎn)生層(4)的中心。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于所述漏極(1)包括兩個，對稱設(shè)置于p型空穴產(chǎn)生層(4)之上，對稱中 心為p型空穴產(chǎn)生層的中心。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征 在于源極(1)和柵極(2)均環(huán)繞著量子阱層(5)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體 管，其特征在于所述柵極區(qū)(8)的高度小于n型電子發(fā)射層(6， 9)的高度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)發(fā)光晶體管，其特征在于在外延片的襯底上包括中心區(qū)的n型電子發(fā)射層，邊緣區(qū)的n型電子發(fā)射層，n型電子發(fā)射層的中心區(qū)與邊緣區(qū)之間是閉合的柵極區(qū)，中心區(qū)的n型電子發(fā)射層上面生長著量子阱層，量子阱層上生長著p型空穴產(chǎn)生層，p型空穴產(chǎn)生層的上面設(shè)置著漏極，在n型電子發(fā)射層的邊緣區(qū)上設(shè)置著源極，柵極區(qū)上面設(shè)置著柵極。本發(fā)明增加電流控制區(qū)——柵極區(qū)，從而使發(fā)光晶體管的電流可控，可以實(shí)現(xiàn)高電流。
文檔編號H01L33/00GK101290961SQ20081002845
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者孫慧卿, 張建中, 坤 曾, 范廣涵, 趙華雄, 郭志友, 高小奇 申請人:華南師范大學(xué)